Giáo trình Lắp ráp mạch điện tử công suất (Nghề: Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí - Trình độ: Trung cấp) - Trường Trung cấp Tháp Mười

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:79

Thêm vào BST

Báo xấu

17
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình "Lắp ráp mạch điện tử công suất (Nghề: Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí - Trình độ: Trung cấp)" được biên soạn với mục tiêu giúp sinh viên trình bày được cấu tạo, nguyên lý làm việc của linh kiện và mạch điện trong các mạch điện tử công suất; nắm được đặc trưng và những ứng dụng chủ yếu của các linh kiện Diode, Mosfet, DIAC, TRIAC, IGBT, SCR; nêu được các quy trình ráp các mạch điện tử công suất.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Lắp ráp mạch điện tử công suất (Nghề: Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí - Trình độ: Trung cấp) - Trường Trung cấp Tháp Mười

SỞ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI ĐỒNG THÁP TRƯỜNG TRUNG CẤP THÁP MƯỜI  GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: LẮP RÁP MẠCH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT NGHỀ: KỸ THUẬT MÁY LẠNH VÀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-… ngày…….tháng….năm ......... …………........... của………………………………. Đồng tháp, năm 2018 Giáo viên :Ngô Minh Chánh
Đề Cương Bài Giảng Thực Hành - ĐTCS TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình Lắp ráp mạch điện tử công suất là giáo trình được biên soạn ở dạng cơ bản và tổng quát cho học sinh, sinh viên ngành lạnh từ kiến thức nền cho đến kiến thức chuyên sâu. Giáo trình được biên soạn từ tháng 3 năm 2018.Giáo trình là môn học cơ sở trong chương trình đào tạo nghề kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí. Giáo viên : Nguyễn Thanh Trí Trang 2
Tác giả cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn đến lãnh đạo Sở lao động thương binh xã hội Đồng Tháp đã tạo điều kiện giúp đỡ tác giả hoàn thành giáo trình này. Đặc biệt là sự giúp đỡ hỗ trợ nhiệt tình của các bạn đồng nghiệp đã đóng góp ý kiến trong quá trình biên soạn. Đồng Tháp, ngày…..........tháng…........... năm 2018 Tham gia biên soạn 1. Ngô Minh Chánh
Đề Cương Bài Giảng Thực Hành - ĐTCS MỤC LỤC Giáo viên : Nguyễn Thanh Trí Trang 4
CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: Lắp ráp mạch điện tử công suất Mã mô đun: MĐ24 Thời gian mô đun:75 giờ;(Lý thuyết:15giờ; Thực hành:54 giờ; Kiểm tra: 06 giờ). Vị trí, tính chất của mô đun: - Vị trí: Mô đun được bố trí giảng dạy sau khi người học đã học xong các môn học: Mạch điện, mô đun Sửa chữa thiết bị điện gia dụng. - Tính chất: Là mô đun chuyên môn rèn luyện cho người học kỹ năng, thay thế, lắp ráp các linh kiện trong mạch điện tử công suất. - Ý nghĩa và vai trò của mô đun: Là mô đun quang trọng để học sinh hiểu biết các linh kiện điện tử công suất của các mạch điều khiển trong các máy móc điện lạnh, từ đó có thể sửa chữa bảo trì. Mục tiêu mô đun: - Kiến thức: + Trình bày được cấu tạo, nguyên lý làm việc của linh kiện và mạch điện trong các mạch điện tử công suất. + Trình bày được đặc trưng và những ứng dụng chủ yếu của các linh kiện Diode, Mosfet, DIAC, TRIAC, IGBT, SCR. + Trình bày các quy trình ráp các mạch điện tử công suất. - Kỹ Năng: + Sử dụng thành thạo các dụng cụ, thiết bị đo kiểm. + Lắp ráp các mạch điện tử công suất theo sơ đồ nguyên lý. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Rèn luyện được tính kỷ luật, nghiêm túc,cótinhthầntráchnhiệm cao trong học tập. + Chủ động và tích cực thực hiện nhiệm vụ trong quá trình học. + Thực hiện đúng quy trình an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp. Nội dung mô đun: BÀI 1: ĐO KIỂM TRA CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Giới thiệu: Trong tất cả các thiết bị điện lạnh điều có các mạch điện để điều khiển các máy móc chấp hành, ở các mạch điện đó đa phần được thiết kế bởi các linh kiện điện tử công suất có dòng điện hoạt động lớn. Nên ta cần phải biết cách đo kiểm tra các linh điện tử này.
Đề Cương Bài Giảng Thực Hành - ĐTCS Mục tiêu: - Nhận dạng được các linh kiện điện tử công suất dùng trong các thiết bị điện điện tử. - Trình bày được cấu tạo các loại linh kiện điện tử công suất. - Giải thích được nguyên lý làm việc các loại linh kiện. - Rèn luyện đức tính cẩn thận, tỉ mỉ, tư duy sáng tạo và khoa học, đảm bảo an toàn, tiết kiệm. Nội dung chính: 1.Thực hành các linh kiện điện tử thụ động công suất nhỏ 1.1.Thực hành liện kiện Điện trở (R) Khái niệm, cấu tạo, kí hiệu quy ước và cách đọc * Khái niệm : Điện trở là gì ? Ta hiểu một cách đơn giản - Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu một vật dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ, vật dẫn điện kém thì điện trở lớn, vật cách điện thì điện trở là vô cùng lớn. Điện trở của dây dẫn : Điện trở của dây dẫn phụ thộc vào chất liệu, độ dài và tiết diện của dây.được tính theo công thức sau: R = ρ.L / S Trong đó ρ là điện trở xuất phụ thuộc vào chất liệu L là chiều dài dây dẫn S là tiết diện dây dẫn R là điện trở đơn vị là Ohm * Ký hiệu và Hình dáng : - Ký hiệu : - Hình dáng : Trong thiết bị điện tử điện trở là một linh kiện quan trọng, chúng được làm từ hợp chất cacbon và kim loại tuỳ theo tỷ lệ pha trộn mà người ta tạo ra được các loại điện trở có trị số khác nhau. Hình dạng của điện trở trong thiết bị điện tử. Phân loại, cấu tạo * Phân loại -Điện trở được phân loại theo : + Công suất : - Công suất nhỏ - Công suất lớn + Trị số : cố định hoặc có biến đổi + Khi đại lượng vật lí tác động lên điện trở làm trị số điện trở của nó thay đổi thì được phân loại và gọi tên như sau: - Điện trở nhiệt (thermixto) có 2 loại : Hệ số dương : Khi nhiệt độ tăng thì R tăng. Hệ số âm: Khi nhiệt độ tăng thì R giảm. - Điện trở biến đổi theo điện áp (varixto):khi U tăng thì R giảm Giáo viên : Nguyễn Thanh Trí Trang 6
- Quang điện trở:Khi ánh sáng rọi vào thì R giảm *.Cấu tạo - Dùng dây kim loại có điện trở suất cao hoặc dùng bột than phun lên lỏi sắt để làm điện trở. Cách đọc và mắc điện trở : * Cách đọc : Mầu sắc Giá trị Màu sắc Giá trị Đen 0 Xanh dương 6 Nâu 1 Tím 7 Đỏ 2 Xám 8 Cam 3 Trắng 9 Vàng 4 Nhũ vàng -1 Xanh lá 5 Nhũ bạc -2 Điện trở thường được ký hiệu bằng 4 vòng mầu ,điện trở chính xác thì ký hiệu bằng 5 vòng mầu. * Cách đọc trị số 4 vòng màu : - Vòng số 4 là vòng ở cuối luôn luôn có mầu nhũ vàng hay nhũ bạc, đây là vòng chỉ sai số của điện trở, khi đọc trị số ta bỏ qua vòng này. Đối diện với vòng cuối là vòng số 1, tiếp theo đến - vòng số 2, số 3 Vòng số 1 và vòng số 2 là hàng chục và hàng đơn vị - Vòng số 3 là bội số của cơ số 10. Trị số = (vòng 1)(vòng 2) x 10 ( mũ vòng 3) Có thể tính vòng số 3 là số con số không "0" thêm vào - Mầu nhũ chỉ có ở vòng sai số hoặc vòng số 3, nếu vòng số 3 là nhũ thì số mũ của cơ số 10 là số âm. Cách đọc trị số điện trở 5 vòng mầu : ( điện trở chính xác ) - Vòng số 5 là vòng cuối cùng , là vòng ghi sai số, trở 5 vòng mầu thì mầu sai số có nhiều mầu, do đó gây khó khăn cho ta khi xác điịnh đâu là vòng cuối cùng, tuy nhiên vòng cuối luôn có khoảng cách xa hơn một chút. - Đối diện vòng cuối là vòng số 1 - Tương tự cách đọc trị số của trở 4 vòng mầu nhưng ở đây vòng số 4 là bội số của cơ số 10, vòng số 1, số 2, số 3 lần lượt là hàng trăm, hàng chục và hàng đơn vị. Trị số = (vòng 1)(vòng 2)(vòng 3) x 10 ( mũ vòng 4) Có thể tính vòng số 4 là số con số không "0" thêm vào 1.2 Thực hành liện kiện Tự điện : Cấu tạo, ký hiệu, đặc tính nạp xả và cách đọc: * Cấu Tạo: Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực bằng kim loại đặt song song, ở giữa có một lớp cách điện gọi là điện môi. Người ta thường dùng giấy, gốm, mica, giấy tẩm hoá chất làm chất điện môi và tụ điện cũng được phân loại theo tên gọi của các chất điện môi này như Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ hoá, tụ mica… Cấu tạo tụ gốm Cấu tạo tụ hoá * Ký hiệu: Tụ điện có ký hiệu là C
Đề Cương Bài Giảng Thực Hành - ĐTCS * Đặc tính nạp xả của tụ Một tính chất quan trọng của tụ điện là tính chất phóng nạp của tụ , nhờ tính chất này mà tụ có khả năng dẫn điện xoay chiều. Minh hoạ về tính chất phóng nạp của tụ điện. * Tụ nạp điện: Như hình ảnh trên ta thấy rằng , khi công tắc K1 đóng, dòng điện từ nguồn U đi qua bóng đèn để nạp vào tụ, dòng nạp này làm bóng đèn loé sáng, khi tụ nạp đầy thì dòng nạp giảm bằng 0 vì vậy bóng đèn tắt. * Tụ phóng điện: Khi tụ đã nạp đầy, nếu công tắc K1 mở, công tắc K2 đóng thì dòng điện từ cực dương (+) của tụ phóng qua bóng đền về cực âm (-) làm bóng đèn loé sáng, khi tụ phóng hết điện thì bóng đèn tắt. => Nếu điện dung tụ càng lớn thì bóng đèn loé sáng càng lâu hay thời gian phóng nạp càng lâu Phân loại và cách đọc: * Phân loại: - Tụ giấy - Tụ mica - Tụ nilon - Tụ dầu - Tụ gốm - Tụ hóa học * Với tụ hoá :Giá trị điện dung của tụ hoá được ghi trực tiếp trên thân tụ => Tụ hoá là tụ có phân cực (-) , (+) và luôn luôn có hình trụ . Tụ hoá ghi điện dung là 185 µF / 320 V * Với tụ giấy , tụ gốm : Tụ giấy và tụ gốm có trị số ghi bằng ký hiệu Tụ gốm ghi trị số bằng ký hiệu. Cách đọc : Lấy hai chữ số đầu nhân với 10(Mũ số thứ 3 ) Ví dụ tụ gốm bên phải hình ảnh trên ghi 474K nghĩa là Giá trị = 47 x 10 4 = 470000p ( Lấy đơn vị là picô Fara) = 470 n Fara = 0,47 µF Chữ K hoặc J ở cuối là chỉ sai số 5% hay 10% của tụ điện . 1.3. Thực hành liện kiện cuộn dây: - Cấu tạo, ký hiệu quy ước, phân loại và cách đọc. * Cấu tạo Cuộn cảm gồm một số vòng dây quấn lại thành nhiều vòng, dây quấn được sơn emay cách điện, lõi cuộn dây có thể là không khí, hoặc là vật liệu dẫn từ như Ferrite hay lõi thép kỹ thuật . Cuộn dây lõi không khí Cuộn dây lõi Ferit * Ph©n lo¹i: + Cuén c¶m cao tÇn + Cuén c¶m trung tÇn + Cuén c¶m ©m tÇn * KÝ hiÖu trªn s¬ ®å ®iÖn Ký hiệu cuộn dây trên sơ đồ : L1 là cuộn dây lõi không khí, L2 là cuộn dây lõi ferit, L3 là cuộn dây có lõi chỉnh, L4 là cuộn dây lõi thép kỹ thuật Các đại lượng đặc trưng của cuộn cảm. Giáo viên : Nguyễn Thanh Trí Trang 8
*Hệ số tự cảm ( định luật Faraday) Hệ số tự cảm là đại lượng đặc trưng cho sức điện động cảm ứng của cuộn dây khi có dòng điện biến thiên chạy qua. L = ( µr.4.3,14.n2.S.10-7 ) / l L : là hệ số tự cảm của cuôn dây, đơn vị là Henrry (H) n : là số vòng dây của cuộn dây. l : là chiều dài của cuộn dây tính bằng mét (m) S : là tiết diện của lõi, tính bằng mm2 µr : là hệ số từ thẩm của vật liệu làm lõi . * Cảm kháng Cảm kháng của cuộn dây là đại lượng đặc trưng cho sự cản trở dòng điện của cuộn dây đối với dòng điện xoay chiều. ZL = L = L2 f = 2.3,14.f.L f : là tần số đơn vị là Hz Trong đó : ZL là cảm kháng, đơn vị là Ω L : là hệ số tự cảm, đơn vị là Henry : Tần số góc, đơn vị là Rad/s Thí nghiệm về cảm kháng của cuộn dây với dòng điện xoay chiều * Thí nghiệm trên minh hoạ : Cuộn dây nối tiếp với bóng đèn sau đó được đấu vào các nguồn điện 12V nhưng có tần số khác nhau thông qua các công tắc K1, K2, K3, khi K1 đóng dòng điện một chiều đi qua cuộn dây mạnh nhất (Vì ZL = 0) => do đó bóng đèn sáng nhất, khi K2 đóng dòng điện xoay chỉều 50Hz đi qua cuộn dây yếu hơn (do Z L tăng ) => bóng đèn sáng yếu đi, khi K3 đóng, dòng điện xoay chiều 200Hz đi qua cuộn dây yếu nhất (do Z L tăng cao nhất) => bóng đèn sáng yếu nhất. => Kết luận: Cảm kháng của cuộn dây tỷ lệ với hệ số tự cảm của cuộn dây và tỷ lệ với tần số dòng điện xoay chiều, nghĩa là dòng điện xoay chiều có tần số càng cao thì đi qua cuộn dây càng khó, dòng điện một chiều có tần số f = 0 Hz vì vậy với dòng một chiều cuộn dây có cảm kháng ZL = 0 * Điện trở thuần của cuộn dây. Điện trở thuần của cuộn dây là điện trở mà ta có thể đo được bằng đồng hồ vạn năng, thông thường cuộn dây có phẩm chất tốt thì điện trở thuần phải tương đối nhỏ so với cảm kháng, điện trở thuần còn gọi là điện trở tổn hao vì chính điện trở này sinh ra nhiệt khi cuộn dây hoạt động. Tính chất nạp, xả của cuộn cảm, ứng dụng * Cuộn dây nạp năng lương : Khi cho một dòng điện chạy qua cuộn dây, cuộn dây nạp một năng lượng dưới dạng từ trường được tính theo công thức W = L.I 2 / 2 W : năng lượng ( June ) L : Hệ số tự cảm ( H ) I dòng điện. Thí nghiệm về tính nạp xả của cuộn dây.
Đề Cương Bài Giảng Thực Hành - ĐTCS Ở thí nghiệm trên: Khi K1 đóng, dòng điện qua cuộn dây tăng dần (do cuộn dây sinh ra cảm kháng chống lại dòng điện tăng đột ngột ) vì vậy bóng đèn sáng từ từ, khi K1 vừa ngắt và K2 đóng , năng lương nạp trong cuộn dây tạo thành điện áp cảm ứng phóng ngược lại qua bóng đèn làm bóng đèn loé sáng => đó là hiên tượng * ứng dụng : + Cho dßng mét chiÒu ®i qua + Ng¨n dßng cao tÇn + M¹ch céng hëng *Đọc mã ký tự để xác định trị số của các linh kiện thụ động - Đọc mã ký tự để xác định trị số của điện trở - Đọc mã ký tự để xác định trị số của tụ điện - Đọc mã ký tự để xác định trị số của điện cảm 2 Thực hành các linh kiện điện tử công suất 2.1.Thực hành linh kiện Diode: 2.1.1.Kyù hieäu : Ký hiệu và hình dáng của Diode bán dẫn. 2.1.2 Cấu tạo, Nguyên lý làm việc 2.1.2.1 Cấu tạo: Tiếp giáp P - N và Cấu tạo của Diode bán dẫn. Khi đã có được hai chất bán dẫn là P và N , nếu ghép hai chất bán dẫn theo một tiếp giáp P - N ta được một Diode, tiếp giáp P -N có đặc điểm : Tại bề mặt tiếp xúc, các điện tử dư thừa trong bán dẫn N khuyếch tán sang vùng bán dẫn P để lấp vào các lỗ trống => tạo thành một lớp Ion trung hoà về điện => lớp Ion này tạo thành miền cách điện giữa hai chất bán dẫn. Mối tiếp xúc P - N => Cấu tạo của Diode . Ở hình trên là mối tiếp xúc P - N và cũng chính là cấu tạo của Diode bán dẫn 2.1.2.2 Nguyên lý làm việc: - Phân cực thuận cho Diode. Khi ta cấp điện áp dương (+) vào Anôt ( vùng bán dẫn P ) và điện áp âm (-) vào Katôt ( vùng bán dẫn N ) , khi đó dưới tác dụng tương tác của điện áp, miền cách điện thu hẹp lại, khi điện áp chênh lệch giữ hai cực đạt 0,6V ( với Diode loại Si ) hoặc 0,2V ( với Diode loại Ge ) thì diện tích miền cách điện giảm bằng không => Diode bắt đầu dẫn điện. Nếu tiếp tục tăng điện áp nguồn thì dòng qua Diode tăng nhanh nhưng chênh lệch điện áp giữa hai cực của Diode không tăng (vẫn giữ ở mức 0,6V ) Diode (Si) phân cực thuận - Khi Dode dẫn điện áp thuận đựơc gim ở mức 0,6V Đường đặc tuyến của điện áp thuận qua Diode * Kết luận: Khi Diode (loại Si) được phân cực thuận, nếu điện áp phân cực thuận < 0,6V thì chưa có dòng đi qua Diode, Nếu áp phân cực thuận đạt = 0,6V thì có dòng đi qua Diode sau đó dòng điện qua Diode tăng nhanh nhưng sụt áp thuận vẫn giữ ở giá trị 0,6V . - Phân cực ngược cho Diode. Giáo viên : Nguyễn Thanh Trí Trang 10
Khi phân cực ngược cho Diode tức là cấp nguồn (+) vào Katôt (bán dẫn N), nguồn (-) vào Anôt (bán dẫn P), dưới sự tương tác của điện áp ngược, miền cách điện càng rộng ra và ngăn cản dòng điện đi qua mối tiếp giáp, Diode có thể chiu được điện áp ngược rất lớn khoảng 1000V thì diode mới bị đánh thủng. Diode chỉ bị cháy khi áp phân cực ngựơc tăng > = 1000V * Phân loại : + §i«t tiÕp ®iÓm + §i«t tiÕp mÆt + §i«t æn ¸p + §i«t ph¸t quang * Ký hiệu: D 2.1.3 Công dụng - Do tính chất dẫn điện một chiều nên Diode thường được sử dụng trong các mạch chỉnh lưu nguồn xoay chiều thành một chiều, các mạch tách sóng, mạch gim áp phân cực cho transistor hoạt động . trong mạch chỉnh lưu Diode có thể được tích hợp thành Diode cầu có dạng . Diode cầu trong mạch chỉnh lưu điện xoay chiều * Các loại Diode Nội dung : Tìm hiểu cấu tạo và công dụng của các loại Diode : Diode ổn áp, Diode thu quang, Diode phát quang, Diode biến dung, Diode xung, Diode tách sóng, Diode nắn điện. 2.1.3.1 Diode Zener * Cấu tạo : Diode Zener có cấu tạo tương tự Diode thường nhưng có hai lớp bán dẫn P - N ghép với nhau, Diode Zener được ứng dụng trong chế độ phân cực ngược, khi phân cực thuận Diode zener như diode thường nhưng khi phân cực ngược Diode zener sẽ gim lại một mức điện áp cố định bằng giá trị ghi trên diode. Hình dáng Diode Zener ( Dz ) Ký hiệu và ứng dụng của Diode zener trong mạch. Sơ đồ trên minh hoạ ứng dụng của Dz, nguồn U1 là nguồn có điện áp thay đổi, Dz là diode ổn áp, R1 là trở hạn dòng. Ta thấy rằng khi nguồn U1 > Dz thì áp trên Dz luôn luôn cố định cho dù nguồn U1 thay đổi. Khi nguồn U1 thay đổi thì dòng ngược qua Dz thay đổi, dòng ngược qua Dz có giá trị giới hạn khoảng 30mA. Thông thường người ta sử dụng nguồn U1 > 1,5 => 2 lần Dz và lắp trở hạn dòng R1 sao cho dòng ngược lớn nhất qua Dz < 30mA. Nếu U1 < Dz thì khi U1 thay đổi áp trên Dz cũng thay đổi Nếu U1> Dz thì khi U1 thay đổi => áp trên Dz không đổi.
Đề Cương Bài Giảng Thực Hành - ĐTCS 2.1.3.2 Diode Thu quang. ( Photo Diode ) Diode thu quang hoạt động ở chế độ phân cực nghịch, vỏ diode có một miếng thuỷ tinh để ánh sáng chiếu vào mối P - N , dòng điện ngược qua diode tỷ lệ thuận với cường độ ánh sáng chiếu vào diode. Ký hiệu của Photo Minh hoạ sự hoạt động của Photo Diode 2.1.3.3 Diode Phát quang ( Light Emiting Diode : LED ) Diode phát phang là Diode phát ra ánh sáng khi được phân cực thuận, điện áp làm việc của LED khoảng 1,7 => 2,2V dòng qua Led khoảng từ 5mA đến 20mA Led được sử dụng để làm đèn báo nguồn, đèn nháy trang trí, báo trạng thái có điện . vv... Diode phát quang LED 2.1.3.4 Diode Varicap ( Diode biến dung ) Diode biến dung là Diode có điện dung như tụ điện, và điện dung biến đổi khi ta thay đổi điện áp ngược đặt vào Diode. Ứn dụng của Diode biến dung Varicap ( VD ) trong mạch cộng hưởng Ở hình trên khi ta chỉnh triết áp VR, điện áp ngược đặt vào Diode Varicap thay đổi , điện dung của diode thay đổi => làm thay đổi tần số công hưởng của mạch. Diode biến dung được sử dụng trong các bộ kênh Ti vi mầu, trong các mạch điều chỉnh tần số cộng hưởng bằng điện áp. 2.1.3.5 Diode xung Trong các bộ nguồn xung thì ở đầu ra của biến áp xung , ta phải dùng Diode xung để chỉnh lưu. diode xung là diode làm việc ở tần số cao khoảng vài chục KHz , diode nắn điện thông thường không thể thay thế vào vị trí diode xung được, nhưng ngựơc lại diode xung có thể thay thế cho vị trí diode thường, diode xung có giá thành cao hơn diode thường nhiều lần. Về đặc điểm , hình dáng thì Diode xung không có gì khác biệt với Diode thường, tuy nhiên Diode xung thường có vòng dánh dấu đứt nét hoặc đánh dấu bằng hai vòng Ký hiệu của Diode xung 2.1.3.6 Diode tách sóng. Là loại Diode nhỏ vở bằng thuỷ tinh và còn gọi là diode tiếp điểm vì mặt tiếp xúc giữa hai chất bán dẫn P - N tại một điểm để tránh điện dung ký sinh, diode tách sóng thường dùng trong các mạch cao tần dùng để tách sóng tín hiệu. 2.1.3.7. Diode nắn điện. Là Diode tiếp mặt dùng để nắn điện trong các bộ chỉnh lưu nguồn AC 50Hz , Diode này thường có 3 loại là 1A, 2A và 5A. Giáo viên : Nguyễn Thanh Trí Trang 12
Diode nắn điện 5A 2.1.4. Cách xác định cực tính và chất lượng của Diode *Xác định cực tính và chất lượng của điode tiếp mặt - Đưa đồng hồ VOM về thang đo với thang x1 hoặc x10 sau đó đưa 2 que đo vào 2 chân Diode. Sau 2 lần đổi que đo, nếu một lần kim lên và một lần = ta xác định Diode còn tốt. - Trong lần đo kim lên một giá trị nhỏ thì que đen là Anot còn que đỏ là Catot. - Nếu hai lần đổi que đo mà kim không lên thì Diode bị đứt - Nếu hai lần đổi que đo mà kim đều lên bằng 0Ω Diode bị thủng (chập) - Nếu hai lần đổi que đo mà kim đều lên bằng một giá trị nào đó >0 Diode bị rò rĩ Xác định cực tính và chất lượng của diode Zener Cách xác định giống như Diode tiếp mặt 2.2 Thực hành linh kiện Transistor BJT 2.2.1 Ký hiệu Hiện nay trên thị trường có nhiều loại Transistor của nhiều nước sản xuất nhưng thông dụng nhất là các transistor của Nhật bản, Mỹ và Trung quốc. Transistor Nhật bản : thường ký hiệu là A..., B..., C..., D... Ví dụ A564, B733, C828, D1555 trong đó các Transistor ký hiệu là A và B là Transistor thuận PNP còn ký hiệu là C và D là Transistor ngược NPN. các Transistor A và C thường có công uất nhỏ và tần số làm việc cao còn các Transistor B và D thường có công xuất lớn và tần số làm việc thấp hơn. �Transistor do Mỹ sản xuất. thường ký hiệu là 2N... ví dụ 2N3055, 2N4073 vv... �Transistor do Trung quốc sản xuất : Bắt đầu bằng số 3, tiếp theo là hai chũ cái. Chữ cái thức nhất cho biết loại bóng : Chữ A và B là bóng thuận , chữ C và D là bòng ngược, chữ thứ hai cho biết đặc điểm : X và P là bòng âm tần, A và G là bóng cao tần. Các chữ số ở sau chỉ thứ tự sản phẩm. Thí dụ : 3CP25 phân loại : trường và lưỡng cực 2.2.2 Cấu tạo, nguyên lý làm việc. 2.2.2.1 Cấu tạo Cấu tạo của Transistor. ( Bóng bán dẫn )
Đề Cương Bài Giảng Thực Hành - ĐTCS Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối tiếp giáp P-N , nếu ghép theo thứ tự PNP ta được ransistor thuận ,nếu ghép theo thứ tự NPN ta được Transistor ngược. về phương diện cấu tạo Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều nhau Ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực , lớp giữa gọi là cực gốc ký hiệu là B ( Base ), lớp bán dẫn B rất mỏng và có nồng độ tạp chất thấp. Hai lớp bán dẫn bên ngoài được nối ra thành cực phát ( Emitter ) viết tắt là E, và cực thu hay cực góp ( Collector ) viết tắt là C, vùng bán dẫn E và C có cùng loại bán dẫn (loại N hay P ) hưng có kích thước và nồng độ tạp chất khác nhau nên không hoán vị cho nhau được. 2.2.2.2 Nguyên lý làm việc. Xét hoạt động của Transistor NPN Ta cấp một nguồn một chiều UCE vào hai cực C và E trong đó (+) nguồn vào cực C và (-) nguồn vào cực E. Cấp nguồn một chiều UBE đi qua công tắc và trở hạn dòng vào hai cực B và E , trong đó cực (+) vào chân B, cực (-) vào chân E. Khi công tắc mở, ta thấy rằng, mặc dù hai cực C và E đã được cấp điện nhưng vẫn không có dòng điện chạy qua mối C E ( lúc này dòng IC = 0 ) Khi công tắc đóng, mối P-N được phân cực thuận do đó có một dòng điện chạy từ (+) nguồn UBE qua công tắc => qua R hạn dòng => qua mối BE về cực (-) tạo thành dòng IB Ngay khi dòng IB xuất hiện => lập tức cũng có dòng I C chạy qua mối CE làm bóng đèn phát sáng, và dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB Như vậy rõ ràng dòng IC hoàn toàn phụ thuộc vào dòng IB và phụ thuộc theo một công thức .IC = β.IB Trong đó IC là dòng chạy qua mối CE IB là dòng chạy qua mối BE β là hệ số khuyếch đại của Transistor Giải thích: Khi có điện áp UCE nhưng các điện tử và lỗ trống không thể vượt qua mối tiếp giáp P-N để tạo thành dòng điện, thì xuất hiện dòng IBE do lớp bán dẫn P tại cực B rất mỏng và nồng Giáo viên : Nguyễn Thanh Trí Trang 14
độ pha tạp thấp, vì vậy số điện tử tự do từ lớp bán dẫn N (cực E) vượt qua tiếp giáp sang lớp bán dẫn P(cực B) lớn hơn số lượng lỗ trống rất nhiều, một phần nhỏ trong số các điện tử đó thế vào lỗ trống tạo thành dòng IB còn phần lớn số điện tử bị hút về phía cực C dưới tác dụng của điện áp UCE => tạo thành dòng ICE chạy qua Transistor. - Xét hoạt động của Transistor PNP . Sự hoạt động của Transistor PNP hoàn toàn tương tự Transistor NPN nhưng cực tính của các nguồn điện UCE và UBE ngược lại. Dòng IC đi từ E sang C còn dòng IB đi từ E sang B. Các thông số kỹ thuật 1. Các thông số kỹ thuật của Transistor Dòng điện cực đại: Là dòng điện giới hạn của transistor, vượt qua dòng giới hạn này Transistor sẽ bị hỏng. Điện áp cực đại: Là điện áp giới hạn của transistor đặt vào cực CE, vượt qua điện áp giới hạn này Transistor sẽ bị đánh thủng. Tấn số cắt: Là tần số giới hạn mà Transistor làm việc bình thường, vượt quá tần số này thì độ khuyếch đại của Transistor bị giảm. Hệ số khuyếch đại: Là tỷ lệ biến đổi của dòng ICE lớn gấp bao nhiêu lần dòng IBE Công xuất cực đại: Khi hoat động Transistor tiêu tán một công xuất P = U CE . ICE nếu công xuất này vượt quá công xuất cực đại của Transistor thì Transistor sẽ bị hỏng . 2. Một số Transistor đặc biệt . * Transistor số (Digital Transistor): Transistor số có cấu tạo như Transistor thường nhưng chân B được đấu thêm một điện trở vài chục KΩ Transistor số thường được sử dụng trong các mạch công tắc, mạch logic, mạch điều khiển, khi hoạt động người ta có thể đưa trực tiếp áp lệnh 5V vào chân B để điều khiển đèn ngắt mở. Minh hoạ ứng dụng của ransistor Digital * Ký hiệu : Transistor Digital thường có các ký hiệu * Transistor công xuất dòng (công xuất ngang)Transistor công xuất lớn thường được gọi là sò. Sò dòng, Sò nguồn vv..các sò này được thiết kế để điều khiển bộ cao áp hoặc biến áp nguồn xung hoạt động , Chúng thường có điện áp hoạt động cao và cho dòng chịu đựng lớn. Các sò công xuất dòng (Ti vi mầu) thường có đấu thêm các diode đệm ở trong song song với cực CE.là cực E. 2.2.3 Công dụng 2.2.3.1 Mạch định thiên hồi tiếp điện áp Xeùt maïch phaân cöïc ôû hình döôùi ñaây: Maïch ñieän hình veû beân chæ duøng moät nguoàn VCC ñeå phaân cöïc ngoõ neàn vaø ngoõ thu. Chuùng ta cuøng tìm caùc thoâng soá: IB, ICM, VCE. VC C R c Ic C 2 R 1 Ur C1 Ib Q Uv R 2 0 0 °Tính IB : AÙp duïng ñònh luaät ohm hai ñaàu RB coù doøng IB chaïy qua:
Đề Cương Bài Giảng Thực Hành - ĐTCS °Tính IC: IC = βIB = 80 x 60 10-6 = 4,8mA °Tính VCE: VCE = VCC – RCIC = 18 – 2.103 x 4,8.10-3 VCE = 8,4V °Ñieåm hoaït ñoäng tónh Q vaø ñöôøng taûi tónh : Ba thoâng soá IB, IC, VCE gioáng nhö tröôùc, phöông trình ñöôøng taûi cuõng gioáng nhö tröôùc neân ñieåm hoaït ñoäng tónh Q vaø ñöôøng taûi tónh khong thay ñoåi. * Mach định thiên theo kiểu phân áp Xeùt maïch phaân cöïc nhö ôû hình trên: Ñaây laø caùch phaân cöïc phoå bieán nhaát (chieám gaàn ña soá trong caùc maïch ñieän töû). Maïch duøng moät nguoàn ñieän duy nhaùt VCC keát hôïp vôùi caàu phaân theá RB1 – RB2 ôû ngoõ neàn vaø 2 ñieän trôû RE vaø RC ñeå ñònh ñieåm hoaït ñoäng tónh Q. Chuùng ta cuõng tính caù thoâng soá: IB, IC, VCE. Neáu aùp duïng ñònh luaät ohm, chuùng ta coù boán phöông trình ñeå tìm boán giaù trò aån soá(IB, IC, IB1, IB2). Ñeå ñôn giaûn trong tính toùan ngöôøi ta thöôøng duøng ñònh lyù Thevenin (nguoàn töông ñöông Thevenin) nhö sau: (Hình 9.7) Nguoàn töông ñöông Thevenin chæ ñuùng khi thoûa ñieàu kieän Thevenin ñöa ra. Theá caùc trò soá vaøo ta coù : V C C R c Ic Ib Q R B B V B B 0 0 Giáo viên : Nguyễn Thanh Trí Trang 16
Nhö vaäy nhôø aùp duïng ñònh lyù Thevenin.Maïch phaân cöïc chöû H ñaõ chuyeån ñoåi thaønh maïch töông ñöông gioáng nhö maïch ñaõ giôùi thieäu ôû muïc II.Moïi thoâng soá, toïa ñoä ñieåm Q, ñöôøng taûi tónh ñaõ tìm ñöôïc ôû muïc II ñeàu aùp duïng trôû laïi cho maïch phaân cöïc chöõ "H". SÖÏ OÅN ÑÒNH NHIEÄT : Khi nhieät ñoä thay ñoåi (taêng leân) caùc thoâng soá ICC, VBE vaø cuûa b Transistor thay ñoåi theo: Doøng ñieän ræ ICO laø do söï di chuyeån cuûa haït taûi thieåu soá ôû moái noái thu - neàn phaân cöïc nghòch. Khi nhieät ñoä taêng, caùc lieân keát ñoàng hoùa trò bò phaù vôû, soá löôïng haït thieåu soá taêng leân neân doøng ñieän ró ICO taêng, ICO taêng khoaûng gaáp ñoâi cho moãi löôïng nhieät ñoä taêng 60C ôû transistor Si vaø taêng khoaûng gaáp ñoâi cho moãi löôïng nhieät ñoä taêng 100C ôû transistor Ge. Ñoàng thôøi khi ICO taêng, doøng IC qua transistor taêng theo laøm transistor caøng noùng leân. Hieän töôïng xaõy ra daây chuyeàn laøm hoûng transistor theo nhieät ñoä. Ñeå giôùi haïn ñieàu naøy ngöôøi ta coù nhieàu caùch phaân cöïc oån ñònh nhieät theo transistor. (stability factor) nhieät : 2.2.3.2 Mạch định thiên hồi tiếp dòng điện Để có thể khuếch đại được nhiều nguồn tín hiệu mạnh yếu khác nhau, thì mạch định thiên thường sử dụng thêm điện trở phân áp Rpa đấu từ B xuống Mass Mạch định thiên có hồi tiếp. Là mạch có điện trở định thiên đấu từ đầu ra (cực C ) đến đầu vào (cực B) mạch này có tác dụng tăng độ ổn định cho mạch khuếch đại khi hoạt động. 2.3Thực hành linh kiện Transistor MOSFET Loïai transistor coù khaû naêng ñoùng ngaét nhanh vaø toån hao do ñoùng ngaét thaáp ñöôïc goïi laø Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (MOSFET) vôùi coång ñieàu khieån baèng ñieän tröôøng (ñieän aùp). MOSFET ñöôïc söû duïng nhieàu trong caùc öùng duïng coâng suaát nhoû (vaøi kW) vaø khoâng thích hôïp söû duïng cho caùc öùng duïng coù coâng suaát lôùn. Tuy nhieân, linh kieän MOSFET khi keát hôïp vôùi coâng ngheä linh kieän GTO laïi phaùt huy hieäu quaû cao vaø chuùng keát hôïp vôùi nhau taïo neân linh kieän MTO coù öùng duïng cho caùc taûi coâng suaát lôùn. 2.3.1. Ký hiệu, cấu tạo
Đề Cương Bài Giảng Thực Hành - ĐTCS MOSFET coù hai loïai pnp vaø npn. Treân hình H1.12 moâ taû caáu truùc MOSFET loïai npn. Giöõa lôùp kim loïai maïch coång vaø caùc moái noái n+ vaø p coù lôùp ñieän moâi silicon oxid SiO. Ñieåm thuaän lôïi cô baûn cuûa MOSFET laø khaû naêng ñieàu khieån kích ñoùng ngaét linh kieän baèng xung ñieän aùp ôû maïch coång. Khi ñieän aùp döông aùp ñaët leân giöõa coång G vaø Source, taùc duïng cuûa ñieän tröôøng (FET) seõ keùo caùc electron töø lôùp n+ vaøo lôùp p taïo ñieàu kieän hình thaønh moät keânh noái gaàn coång nhaát, cho pheùp doøng ñieän daãn töø cöïc drain (collector) tôùi cöïc Source (emitter). MOSFET ñoøi hoûi coâng suaát tieâu thuï ôû maïch coång kích thaáp, toác ñoä kích ñoùng nhanh vaø toån hao do ñoùng ngaét thaáp. Tuy nhieân, MOSFET coù ñieän trôû khi daãn ñieän lôùn. Do ñoù, coâng suaát toån hao khi daãn ñieän lôùn laøm noù khoâng theå phaùt trieån thaønh linh kieän coâng suaát lôùn. Ñaëc tính V-A linh kieän loaïi n ñöôïc veõ treân hình H1.12, coù daïng töông töï vôùi ñaëc tính VA cuûa BJT. Ñieåm khaùc bieät laø tham soá ñieàu khieån laø ñieän aùp kích UGS thay cho doøng ñieän kích IBE. MOSFET ôû traïng thaùi ngaét khi ñieän aùp coång thaáp hôn giaù trò UGS. Ñeå MOSFET ôû traïng thaùi ñoùng, ñoøi hoûi ñieän aùp coång taùc duïng lieân tuïc. Doøng ñieän ñi vaøo maïch coång ñieàu khieån khoâng ñaùng keå tröø khi maïch ôû traïng thaùi quaù ñoä, ñoùng hoaëc ngaét doøng. Luùc ñoù xuaát hieän doøng phoùng vaø naïp ñieän cho tuï cuûa maïch coång. Thôøi gian ñoùng ngaét raát nhoû, khoaûng vaøi ns ñeán haøng traêm ns phuï thuoäc vaøo linh kieän. Ñieän trôû trong cuûa MOSFET khi daãn ñieän Ron thay ñoåi phuï thuoäc vaøo khaû naêng chòu aùp cuûa linh kieän. Do ñoù, caùc linh kieän MOSFET thöôøng coù ñònh möùc aùp thaáp töông öùng vôùi trôû khaùng trong nhoû vaø toån hao ít. Tuy nhieân, do toác ñoä ñoùng ngaét nhanh, toån hao phaùt sinh thaáp. Do ñoù, vôùi ñònh möùc aùp töø 300V- 400V MOSFET toû ra öu ñieåm so vôùi BJT ôû taàn soá vaøi chuïc kHz. MOSFET coù theå söû duïng ñeán möùc ñieän aùp 1000V, doøng ñieän vaøi chuïc amper vaø vôùi möùc ñieän aùp vaøi traêm volt vôùi doøng cho pheùp ñeán khoaûng 100A. Ñieän aùp ñieàu khieån toái ña ± 20V (2V,5V,10V.. tuøy theo loaïi), maëc duø thoâng thöôøng coù theå duøng aùp ñeán 5V ñeå ñieàu khieån ñöôïc noù. Caùc linh kieän MOSFET coù theå ñaáu song song ñeå môû roäng coâng suaát. 2.3.2 Nguyên lý làm việc Đặc điểm của MOSFET là chưa có kênh dẫn điện nối giữa S và D khi V GS = 0, chỉ khi đặt tới cực G một điện áp thích hợp có cực tính (+) V GS>0 sẽ xuất hiện điện tích trái dấu (điện tử) trong vùng bán dẫn đối diện với cực G và do đó xuất hiện một kênh dẫn điện = điện tử (kênh N) * Mạch phân cực cho MOSFET - Sơ đồ mạch điện Giáo viên : Nguyễn Thanh Trí Trang 18
- Nguyên lý và cách tính Ðây là dạng mạch phân cực thông dụng nhất. Nên chú ý là do điều hành theo kiểu tăng nên không thể dùng cách phân cực tự động. Các điện trở R 1, R2 , RS phải được chọn sao cho VG>VS tức VGS >0. Thí dụ ta xem mạch phân cực hình 3.7. - Ðặc tuyến truyền được xác định bởi: IDSS = 6mA VGS(off) =-3v - Ðường phân cực được xác định bởi: VGS = VG-RSID Vậy VGS(off) = 1.5volt - ID(mA). 0,15 (kΩ) Từ đồ thị hình 3.8 ta suy ra: IDQ =7.6mA VGSQ = 0.35v VDS = VDD - (RS+RD)ID= 3.18v 2.3.3 Ứng dụng: Maïch kích MOSFET
Đề Cương Bài Giảng Thực Hành - ĐTCS Sô ñoà maïch kích treân, söû duïng caáu truùc totem-pole goàm 2 transistor NPN vaø PNP. Khi ñieän aùp kích U1 ôû möùc cao, Q1 daãn vaø Q2 khoùa laøm MOSFET daãn. Khi tin hieäu U1 thaáp, Q1 ngaét, Q2 daãn laøm caùc ñieän tích treân maïch coång ñöôïc phoùng thích vaø MOSFET trôû neân ngaét ñieän. Tín hieäu U1 coù theå laáy töø maïch collector môû (open- collector TTL) vaø totem-pole ñoùng vai troø maïch ñeäm (buffer). Töông töï nhö BJT, maïch kích coång G cuûa MOSFET coù theå ñöôïc caùch ly vôùi maïch taïo tín hieäu ñieàu khieån thoâng qua bieán aùp xung, optron hoaëc caùp quang (H1.14a,b). 2.4 Thực hành linh kiện Transistor IGBT 2.4.1. Ký hiệu, Cấu tạo: IGBT là phần tử kết hợp khả năng đóng cắt nhanh của MOSFET và khả năng chịu tải lớn của Transistor thường. Về mặt điều khiển, IGBT gần như giống hoàn toàn MOSFET, nghĩa là được điều khiển bằng điện áp, do đó công suất điều khiển yêu cầu cực nhỏ. Hình 1.24 giới thiệu cấu trúc bán đẫn của một IGBT. Giáo viên : Nguyễn Thanh Trí Trang 20